PNC与VFC：从功能到网络

PNC（Partial Network Cluster，部分网络集群）和VFC（Virtual Function Cluster，虚拟功能簇），是实现车辆“按需通信、节能降耗”的关键概念。

你可以这样理解二者的关系：VFC是应用层的“逻辑功能组”，而PNC是实现该功能的“物理通信组”。

两者的映射关系是灵活的：

• 一个VFC可以映射一个PNC：单一功能对应一个网络簇。
• 一个VFC可以映射多个PNC：复杂功能需要多个总线上的ECU协同（例如，涉及动力CAN和车身CAN）。
• 多个VFC可以映射一个PNC：多个功能共享同一组ECU的网络资源。

核心实现模块与数据流

实现PNC/VFC管理，依赖于AUTOSAR通信栈和模式管理模块的协同工作。下图清晰地展示了从“功能请求”到“网络报文收发”的完整流程及核心模块：

ComM模块：两级状态机与PNC控制核心

ComM模块是网络通信的“总开关”，它管理两个层级的状态：通道状态和PNC状态。

• 通道状态：指一条物理总线（如CAN总线）的整体通信状态，由该总线上所有ECU的网络管理协同决定。

• PNC状态：指一个具体部分网络簇的通信状态，由ComM根据内部和外部请求独立管理。

通道状态机：决定总线“上下电”

下图展示了一条通信通道（如CAN通道）在ComM管理下的核心状态转换逻辑：

关键点：

• **NO_COMMUNICATION**：通道关闭，无法收发应用数据。
• **FULL_COMMUNICATION**：通道完全激活。进入此状态，意味着上层CanNm模块已成功将节点加入网络（进入NM Repeat Message State），网络已“唤醒”。
• SILENT_COMMUNICATION（可选）：某些实现中，这是一个仅能监听网络管理报文，但不能发送应用报文的中间状态，用于网关监听其他网络的状态。

触发转换的核心API：

• ComM_RequestComMode(Channel, COMM_FULL_COMMUNICATION)：应用层（通过RTE）请求打开通信。
• ComM_ReleaseComMode(Channel)：应用层释放通信请求。

PNC状态机：实现“按需通信”

每个PNC都有自己的状态机，其转换主要受应用层请求和外部网络请求影响。

关键行为：接收应用层的通信请求，将其转换为对特定PNC的网络请求；同时，处理从网络接收到的外部PNC请求（ERA/EIRA），并通知BswM。

关键点与关键配置：

• **PNC_REQUESTED**：这是功能活跃状态。一旦进入，ComM会通知BswM，从而可能触发相关应用报文的收发。
• PNC_READY_SLEEP：这是一个关键的“延时关闭”状态。当所有请求释放后，PNC不会立即关闭，而是等待一个PNC复位定时器（CanNmPnResetTime） 超时。这避免了因短暂、频繁的请求造成的网络振荡。
• **PNC_NO_COMMUNICATION**：PNC休眠状态，无相关通信。

核心定时器配置（在CanNm模块中）：

• CanNmPnResetTime：必须小于网络管理超时时间CanNmTimeoutTime。这是设计的关键！目的是确保一个PNC的本地复位先于网络超时发生，从而在节点需要进入睡眠时，能提前在NM报文中清除该PNC位，通知其他节点。

BswM模块：基于规则的执行器

BswM本身没有复杂状态机，它监听ComM报告的PNC状态变化，并根据预配置的规则和动作来执行相应操作。

工作流程与配置示例：

1. 监听：BswM配置为监听来自ComM的“PNC状态变化”事件。
2. 裁决：配置一条规则，例如：“如果 PNC_16 的状态变为 REQUESTED，则 执行动作 Action_SetIPduGroup(IPduGroup_Lighting, ON)”。
3. 执行：BswM调用Com_IpduGroupControl服务，启动或停止与该PNC关联的一组应用报文（I-PDU Group）的发送/接收。

关键配置：

• 规则表（Rule Table）：定义事件与动作的逻辑映射。
• 仲裁逻辑（Arbitration）：当多条规则同时触发时，决定执行顺序（如顺序执行、优先级仲裁）。

CanNm模块：PNC的网络载体配置

CanNm的配置确保PNC信息能被正确编码到网络管理报文中。

核心作用：负责将PNC信息（如PNC #16 = 1）承载到CAN网络管理报文（NM PDU）的User Data特定比特位中，并在总线上收发。

关键行为：

• 发送：从上层获取PNC位图（EIRA信号），与节点ID、控制位向量（CBV）组装成完整的NM PDU发出。CBV中的Partial Network Information (PNI)位必须置1，才表示此报文包含有效PNC信息。
• 接收：解析收到的NM PDU，检查PNI位。若有效，则提取PNC位图，并向上层传递（ERA/EIRA信号）。

关键数据结构与配置：

1. PNC位图定义：

   • 在CanNm配置中，为每个PNC分配一个唯一的位索引（Bit Position， 通常为0-63）。
   • 例如，PNC_16 对应 User Data 字节数组的第1字节（bit 0-7）中的第0位（LSB）。需要在CanNmPnInfo容器中正确关联PnId和PnIndex。

2. PNC网络管理向量（CBV）配置：

   • 在CanNm的NmPdu配置中，必须**启用PnEnabled并设置PnIndex**，以告知模块PNC信息存储在NM PDU的哪个字节/位区域。
   • 最重要的是，必须将 PNI (Partial Network Information) 位（在控制位向量CBV中）设置为1。这是接收方判断该NM PDU是否携带有效PNC信息的唯一标志。PNI=0，则接收方会忽略所有PNC位。

COM与PduR：PNC信息的信号级路由通道

• COM作用：将PNC信息以信号（Signal）的形式进行管理。发送时，将ComM的PNC状态组帧成EIRA PDU；接收时，从NM PDU中解析出ERA/EIRA信号，并通知ComM。
• PduR作用：在CanNm和COM之间，为承载PNC信息的PDU（如EIRA_PDU， ERA_PDU）提供确定的路由路径。

关键补充说明

• ERA与EIRA信号：这是PNC信息在模块间传递的载体。
  • ERA（External Request Array）：纯粹的外部请求，即从其他节点NM报文解析出的PNC位图。
  • EIRA（External Internal Request Array）：外部请求与内部请求（本节点其他通道转发或应用层请求）的综合结果，是决定本节点最终PNC状态的依据。
• 网关节点：对于连接多条总线的网关ECU，其ComM模块可以配置PNC Gateway功能，将某个PNC的信息在不同总线通道间进行路由转发，从而实现跨网络的PNC协调。

配置与实践要点

• PNC状态机与定时器：每个PNC都有独立的状态机，由ComM管理。关键的CanNmPnResetTime定时器决定了PNC位在网络管理报文中保持置位的时间，其配置需小于网络超时时间CanNmTimeoutTime，以避免异常。
• 配置一致性：一个ECU可能只参与部分PNC。在配置CanNm模块时，需要正确定义该ECU所关心的PNC位，并正确关联到对应的通信通道（Channel）。

总而言之，VFC和PNC是AUTOSAR实现智能功耗管理的核心设计。通过从应用功能抽象出虚拟簇，再映射到物理网络集群，最终依靠ComM、BswM、CanNm、COM、PduR等模块的精密协作，实现了车辆功能与网络通信状态的解耦与按需控制。    

参考

【AutoSar_PN网络管理】功能和配置方案总结（1）-CSDN博客

Autosar网络管理：Partial Network基础

Autosar网络管理：如何理解局部网络的VFC？ - 知乎